Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Все три разновидности теосинте – Zea mays huehuetenangensis,

Zea mays mexicana и Zea

mays parviglumis – растут в дикой природе в Гватемале и Мексике. И, хотя теосинте значительно отличается от культурного родственника, кукуруза свободно скрещивается со всеми дикорастущими разновидностями. Если представить эволюцию в виде ветвящегося дерева, скорее всего, один из кузенов окажется ближе к культурной кукурузе, чем остальные, и, возможно, именно он – выживший дикорастущий потомок начальной популяции, давшей рождение новой культуре.

По результатам анализа ферментов кукурузы и теосинте было выдвинуто предположение о том, что один из подвидов теосинте действительно является более близким родственником кукурузы. Проведенное в 2002 году крупное генетическое исследование подтвердило эту гипотезу. Изучив всего 264 образца кукурузы и трех разновидностей теосинте, генетики установили, что однолетний мексиканский подвид теосинте Zea mays parviglumis наиболее генетически близок к культурной кукурузе.

Поскольку в исследовании был задействован большой объем данных об американских популяциях кукурузы – 193 образца из 264 представляли культурную кукурузу, – ученые смогли также провести филогенетическое исследование и построить родословное древо для культуры. Все разновидности кукурузы, от привыкших к умеренным широтам сортов типа Northern Flint до тропических сортов из Колумбии, Венесуэлы и стран Карибского бассейна, сошлись в одной точке в прошлом, имели один общий корень. Получается, кукуруза была окультурена однократно. Или же если ее все-таки окультуривали несколько раз, то лишь одна культурная разновидность дожила до наших дней. Корень филогенетического дерева уходил в мексиканскую почву. Однако определить конкретное место первого появления культуры оказалось непросто. Наиболее простая форма культурной кукурузы на филогенетическом древе произрастает в горных районах Мексики. Но самый близкий ее дикорастущий родственник предпочитает низины – это Zea mays parviglumis из долины реки Бальсас в Мексике, так называемое теосинте Бальсас.

На момент появления этих данных генетического анализа первые следы кукурузы в археологических памятниках – в виде целых стержней початков – были найдены в горных районах Мексики, и их возраст оценивался в 6200 лет. Получается, либо теосинте Бальсас перенесли в горы и стали там возделывать, либо сначала растение окультурили в долинах, а потом оно распространилось и на возвышенностях.

За 9000 лет климат и условия окружающей среды значительно изменились, и виды должны были соответственно приспосабливаться. Однако, с учетом новых данных генетического анализа и информации о том, какой дикорастущий вид является ближайшим родственником кукурузы, археологи были убеждены, что стоит подробнее изучить долину реки Бальсас. Поэтому они начали прочесывать район в поисках следов древнего земледелия. Необходимо было найти признаки, которые позволили бы четко разграничить дикорастущие и культурные подвиды.

В начале роста теосинте довольно трудно отличить от его культурного родственника, поэтому прополка кукурузных полей – поистине неблагодарное занятие. Но по мере созревания внешний вид теосинте меняется. Каждое растение имеет форму куста с ветвящимися стеблями, в то время как у кукурузы вырастает единственный высокий стебель. Початки у теосинте простые, маленького размера, с неровным рядом из десятка зерен, прикрепленных к центральному стержню. По сравнению с ними початки культурной кукурузы крупные, набитые сотнями зерен. Сами зерна у теосинте небольшие, и каждое заключено в жесткую оболочку (капсулу), тогда как зерна кукурузы крупные и без твердой оболочки. Более того, как и у пшеницы однозернянки, зерна теосинте осыпаются при вызревании, а зерна кукурузы остаются надежно прикрепленными к центральному стержню. Генетики смогли определить несколько генов, мутации в которых привели к существующим различиям между теосинте и кукурузой по таким признакам, как ветвление стебля, размер зерен, наличие твердой оболочки и осыпание зерна. Все это, конечно, прекрасно, но степень сохранности растительных останков в низменностях тропических широт оставляет желать лучшего, и археологи не надеялись отыскать целые растения, целые стержни кукурузного початка или даже целые зерна. Вместо этого они обращали внимание на более мелкие части растений: фитолиты и крахмальные зерна. Фитолиты богаты кремнием и потому очень устойчивы к разрушению, а это означает, что даже в тропическом климате они могут сохраняться в течение долгого времени. И, к счастью ученых, и фитолиты, и крахмальные зерна кукурузы и теосинте значительно отличаются друг от друга.